ES2348807T3

ES2348807T3 - TITANIUM BASED ALLOY.

Info

Publication number: ES2348807T3
Application number: ES06757949T
Authority: ES
Inventors: Igor Vasilievich ul. Engelsa 29-4 LEVIN; Vladislav Valentinovich Tetyukhin; Igor Jurievich Engelsa 76-30 PUZAKOV
Original assignee: VSMPO Avisma Corp PSC
Current assignee: VSMPO Avisma Corp PSC
Priority date: 2005-05-16
Filing date: 2006-05-06
Publication date: 2010-12-14
Anticipated expiration: 2026-05-06
Also published as: WO2006123968A3; US8771590B2; DE602006016263D1; WO2006123968A2; RU2283889C1; EP1882752A4; EP1882752B1; EP1882752A2; US20080210345A1; ATE478162T1

Abstract

The invention refers to the non-ferrous metallurgy, i.e. to the creation of the modem titanium alloys, having the high genericity. Titanium-base alloy contains aluminum, vanadium, molybdenum, chromium, iron, zirconium, oxygen and nitrogen. Herewith the components of the alloy have the following ratio by weight %: aluminum - 4.0 - 6.0; vanadium - 4.5 - 6.0; molybdenum - 4.5 - 6.0; chromium - 2.0 - 3.6; iron - 0.2 - 0.5; zirconium - 0.1 - less than 0.7; oxygen - 0.2 max; nitrogen - 0.05 max; titanium - balance. Technical result - creation of the titanium alloy with the required strength and plastic properties. The alloy may be used to produce the wide range of the products including the large-size forgings and die-forgings as well as semiproducts of small section, such as bars and plates up to 75 mm thick.

Description

Campo de la invención Field of the Invention

5 La invención se refiere al campo de la metalurgia no ferrosa, es decir a la creación de aleaciones de titanio universales, usadas para la fabricación de la amplia gama de productos, incluidos los forjados a estampa grandes y forjados así como semiproductos de sección fina, tales como barras, placas de hasta 75 mm de espesor, que se usan ampliamente para la fabricación de las diferentes piezas en ingeniería aeronáutica. The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, that is to say the creation of universal titanium alloys, used for the manufacture of the wide range of products, including large and forged stamped slabs as well as thin section semi-finished products, such as bars, plates up to 75 mm thick, which are widely used for the manufacture of different parts in aeronautical engineering.

10 Estado de la técnica anterior 10 State of the prior art

La aleación a base de titano conocida de la composición siguiente, % en peso: The known titanium-based alloy of the following composition,% by weight:

Aluminio 4,0 -6,3 Vanadio 4,5 -5,9 Molibdeno 4,5 -5,9 Cromo 2,0 -3,6 Hierro 0,2 -0,8 Zirconio 0,01 -0,08 Carbono 0,01 -0,25 Oxígeno 0,03 -0,25 Titanio resto Aluminum 4.0 -6.3 Vanadium 4.5 -5.9 Molybdenum 4.5 -5.9 Chrome 2.0 -3.6 Iron 0.2 -0.8 Zirconium 0.01 -0.08 Carbon 0 , 01 -0.25 Oxygen 0.03 -0.25 Titanium remainder

15 (Ref. de patente nº 2122040, cl. C22C 14/00, 1998) 15 (Patent Ref. No. 2122040, cl. C22C 14/00, 1998)

Esta aleación se caracteriza por una combinación de las pruebas de resistencia y plásticas en las piezas de tamaño grande, de un espesor de hasta 150-200 mm, agua y 20 enfriado al aire. La aleación puede estirarse perfectamente cuando está caliente y soldarse This alloy is characterized by a combination of resistance and plastic tests on large-sized pieces, up to 150-200 mm thick, water and air cooled. The alloy can stretch perfectly when hot and weld

mediante cualquier tipo de soldadura. No obstante, la elación no tiene suficiente resistencia para la fabricación de las piezas pesadas grandes, con espesor de hasta 200 mm y enfriadas al aire. Lo más cercano en la sustancia técnica y el resultado conseguido por la invención 25 adjunta es la aleación con base de titanio que contiene el siguiente % en peso: by any type of welding. However, the elation does not have sufficient strength for the manufacture of large heavy parts, up to 200 mm thick and air cooled. The closest in the technical substance and the result achieved by the attached invention is the titanium-based alloy containing the following% by weight:

Aluminio 4,0 -6,0 Vanadio 4,5 -6,0 Molibdeno 4,5 -6,0 Cromo 2,0 -3,6 Hierro 0,2 -0,5 Zirconio 0,7 -2,0 Oxígeno máx.0,2 Nitrógeno máx. 0,05 Titanio resto Aluminum 4.0 -6.0 Vanadium 4.5 -6.0 Molybdenum 4.5 -6.0 Chrome 2.0 -3.6 Iron 0.2 -0.5 Zirconium 0.7 -2.0 Max Oxygen .0.2 Nitrogen max. 0.05 Titanium rest

(Ref. de Patente Nº 2169782, cl. C22C 14/00, emisión del 2001)-técnica anterior. La desventaja de la técnica anterior es la baja plasticidad y tendencia al agrietamiento 5 cuando está fría, lo que afecta a más del 40%, lo que limita su uso en fijadores. (Patent Ref. No. 2169782, cl. C22C 14/00, 2001 issuance) - prior art. The disadvantage of the prior art is the low plasticity and tendency to cracking 5 when it is cold, which affects more than 40%, which limits its use in fixatives.

Divulgación de la invención Disclosure of the invention

La tarea que tiene que resolver la presente invención es la creación de la aleación de 10 titanio universal con las características de resistencia y plasticidad requeridas, estructura y producibilidad de la gran gama de productos. El resultado técnico alcanzado al ejecutar la presente invención está en la regulación de la combinación óptima de estabilizantes α y β en la aleación. El resultado especificado se consigue mediante la combinación siguiente en peso en % 15 de los elementos den la aleación a base de titanio, que contiene aluminio, vanadio, molibdeno, cromo, hierro, circonio, oxígeno y nitrógeno, The task that the present invention has to solve is the creation of the universal 10 titanium alloy with the required strength and plasticity characteristics, structure and producibility of the wide range of products. The technical result achieved by executing the present invention is in the regulation of the optimal combination of stabilizers α and β in the alloy. The specified result is achieved by the following combination by weight in% of the elements of the titanium-based alloy, which contains aluminum, vanadium, molybdenum, chromium, iron, zirconium, oxygen and nitrogen,

Aluminio 4,0 -6,0 Vanadio 4,5 -6,0 Molibdeno 4,5 -6,0 Cromo 2,0 -3,6 Hierro 0,2 -0,5 Zirconio 0,1 – menor que 0,7 Oxígeno Máx. 0,2 Nitrógeno Máx. 0,05 Titanio resto Aluminum 4.0 -6.0 Vanadium 4.5 -6.0 Molybdenum 4.5 -6.0 Chrome 2.0 -3.6 Iron 0.2 -0.5 Zirconium 0.1 - less than 0.7 Max oxygen 0.2 Nitrogen Max. 0.05 Titanium rest

La fase β contribuye principalmente a la elevada resistencia de la aleación debido a la amplia gama de β-estabilizantes (V, Mo, Cr, Fe), su cantidad y efecto sobre el mantenimiento de la fase metaestable durante el transcurso del enfriamiento lento (por ejemplo, en el aire) de secciones grandes de forjados a estampa. Aunque la fase β dirige el procedimiento de The β phase mainly contributes to the high resistance of the alloy due to the wide range of β-stabilizers (V, Mo, Cr, Fe), its quantity and effect on the maintenance of the metastable phase during the course of slow cooling (by example, in the air) of large sections of forged to stamp. Although the β phase directs the procedure of

5 endurecimiento en la aleación, la resistencia se puede incrementar únicamente debido a la mayor resistencia de la fase α, cuya fracción general para esta aleación es del 60-70%. Para este fin, la aleación se forma con el α-estabilizante de circonio. El circonio forma una amplia gama de las soluciones sólidas con α-titanio, está relativamente cerca de ello a temperatura de fusión y densidad y aumenta la resistencia a la corrosión. 5 hardening in the alloy, the resistance can only be increased due to the greater resistance of the α phase, whose general fraction for this alloy is 60-70%. For this purpose, the alloy is formed with the zirconium α-stabilizer. Zirconium forms a wide range of solid solutions with α-titanium, is relatively close to it at melting temperature and density and increases corrosion resistance.

10 La aleación con circonio en el intervalo de 0,1-menos del 0,7% garantiza la combinación de la resistencia y plasticidad elevadas para forjados grandes y forjados a estampa así como semiproductos de sección fina, tales como barras, placas de un espesor de hasta 75 mm, permite realizar la deformación en caliente y en frío con la relación de recalcado de hasta el 60%. 10 Zirconium alloy in the range of 0.1-less than 0.7% guarantees the combination of high strength and plasticity for large slabs and forged slabs as well as thin section semi-finished products, such as bars, plates of a thickness up to 75 mm, it allows hot and cold deformation to be carried out with the highlighting ratio of up to 60%.

15 Forma de realización de la invención 15 Embodiment of the invention

Para investigar las propiedades de la aleación aplicada, los lingotes del ensayo se produjeron con el diámetro de 190 mm con la química promedio (los datos se proporcionan en 20 la Tabla 1). To investigate the properties of the applied alloy, the test ingots were produced with the diameter of 190 mm with the average chemistry (data are provided in Table 1).

Tabla 1 Table 1

Aleación Alloy: Composición química, %p Chemical composition,% p

Al To the: Mo V Cr Zr Fe O N Ti Mo V Cr Zr Faith OR N You

1 one: 5,45 5,3 5,35 3,1 0,65 0,4 0,145 0,006 Resto 5.45 5.3 5.35 3.1 0.65 0.4 0.145 0.006 Rest

2 2: 5,1 5,22 5,1 2,9 0,3 0,41 0,12 0,005 Resto 5.1 5.22 5.1 2.9 0.3 0.41 0.12 0.005 Rest

3 3: 4,9 4,8 5 2,8 0,5 0,3 0,1 0,006 Resto 4.9 4.8 5 2.8 0.5 0.3 0.1 0.006 Rest

4 4: 5,3 5,3 5,2 3,1 0,2 0,4 0,12 0,006 Resto 5.3 5.3 5.2 3.1 0.2 0.4 0.12 0.006 Rest

5 Técnica anterior 5 Prior art: 5,1 4,9 5,3 3,1 1,2 0,35 0,12 0,006 Resto 5.1 4.9 5.3 3.1 1.2 0.35 0.12 0.006 Rest

Los lingotes se forjaron en sucesión en campos β-, α+β-, β-, α+β, con la deformación final en el campo α+β dentro del 45-50% para la pieza (tocho) cilíndrica de 40 mm de diámetro. The ingots were forged in succession in fields β-, α + β-, β-, α + β, with the final deformation in the field α + β within 45-50% for the cylindrical piece (billet) of 40 mm of diameter.

Los forjados se trataron después con calor: The floors were then heat treated:

a) Tratamiento térmico de la solución: Calentar hasta 790ºC, mantenimiento 3 h, enfriamiento con aire. 5 b) Envejecimiento Calentar hasta 560ºC, mantenimiento 8 h, enfriamiento al aire. a) Heat treatment of the solution: Heat up to 790ºC, maintenance 3 h, air cooling. 5 b) Aging Heat up to 560ºC, maintenance 8 h, air cooling.

Las propiedades mecánicas de los forjados (promedio de los datos en la dirección 10 longitudinal) se dan en la Tabla 2. The mechanical properties of the slabs (average of the data in the longitudinal direction 10) are given in Table 2.

Aleación Alloy: σ02(VTS), MPa σB(UTS), MPa δ(A), % ψ (Ra), % imagen1 1C, MPa/√m σ02 (VTS), MPa σB (UTS), MPa δ (A),% ψ (Ra),% image 1 1C, MPa / √m

1 one: 1230 1300 10 21 63 1230 1300 10 twenty-one 63

2 2: 1200 1290 15 28 69 1200 1290 fifteen 28 69

3 3: 1110 1190 14 26 71 1110 1190 14 26 71

4 4: 1160 1270 16 32 72 1160 1270 16 32 72

5 Técnica anterior 5 Prior art: 1255 1350 10,5 27 51,5 1255 1350 10.5 27 51.5

Como indican los resultados de las pruebas mecánicas de los forjados, la microaleación con circonio en los intervalos reivindicados 0,1-menos del 0,7% en peso en combinación con 15 inactivación permite mantener la resistencia elevada, lo que proporciona una plasticidad fina a As indicated by the results of the mechanical tests of the slabs, the micro-alloy with zirconium in the claimed ranges 0.1-less than 0.7% by weight in combination with 15 inactivation allows to maintain the high resistance, which provides a fine plasticity to

la aleación. Practicabilidad comercial La aleación de titanio aplicada en comparación con las aleaciones conocidas Se puede the alloy Commercial practicability The titanium alloy applied in comparison to known alloys can be

usar para la fabricación de la amplia gama de productos de la aplicación crucial, incluidos los use for the manufacture of the wide range of products of the crucial application, including

20 forjados de tamaño grande y los forjados a estampa, así como semiprodutos de sección pequeña, tales como barras, placas de un espesor de hasta 75 mm, que se usan ampliamente para piezas aerotécnicas, incluidos fijadores. 20 large-sized slabs and stamped slabs, as well as small-section semi-finished products, such as bars, plates up to 75 mm thick, which are widely used for aerotechnical parts, including fasteners.

25 25

Claims

5 5

REIVINDICACIONES

1. one.: Aleación a base de titanio, que contiene aluminio, vanadio, molibdeno, cromo, hierro, Titanium-based alloy, which contains aluminum, vanadium, molybdenum, chromium, iron,

circonio, oxígeno y nitrógeno, que tiene la composición siguiente, en % en peso: Zirconium, oxygen and nitrogen, which has the following composition, in% by weight:

5 5

Aluminio Aluminum: 4,0 -6,0 4.0 -6.0

Vanadio Vanadium: 4,5 -6,0 4.5 -6.0

Molibdeno Molybdenum: 4,5 -6,0 4.5 -6.0

Cromo Chrome: 2,0 -3,6 2.0 -3.6

Hierro Iron: 0,2 -0,5 0.2-0.5

Zirconio Zirconium: 0,1 – menor que 0,7 0.1 - less than 0.7

Oxígeno Oxygen: máx. 0,2 max. 0.2

Nitrógeno Nitrogen: máx. 0,05 max. 0.05

Titanio Titanium: Resto Rest

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